1、第2章 半導(dǎo)體三極管和交流電壓放大電路1. 掌握半導(dǎo)體三極管的基本結(jié)構(gòu)、特性、電流分配和放大原理。2. 理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、 共集電極放大電路的性能特點。3. 掌握靜態(tài)工作點的估算方法和放大電路的微變 等效電路分析法。4. 了解放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，了解放大電路的頻率特性。1放大的概念: 放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。 放大的實質(zhì): 用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。 對放大電路的基本要求 ： 1. 要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。 2. 盡可能小的波形失真。 另外還有輸入電阻、

2、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。 本章主要討論電壓放大電路。22.1 半導(dǎo)體三極管2.1.1 基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管3基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點：集電區(qū)：面積最大4BE輸入輸出CB輸入輸入輸出輸出BEECC共基極共發(fā)射極共集電極52.1. 2 電流分配和放大原理1. 三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 PNP發(fā)射結(jié)正偏 VBVE集電結(jié)反偏 VCVE集電結(jié)反偏 VCVB

3、 62. 各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.701.502.303.103.950.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系 IE = IB + IC2） IC IB ， IC IE 3） IC IB = IC / IB 把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。 實質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化，是CCCS器件。73.三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。

4、發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。進(jìn)入P 區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE ，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。 集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。83. 三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律IC = ICE+ICBO ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB = IBE- ICBO IBE ICE 與 IBE 之比稱為共發(fā)射極直流電流放大倍數(shù)集射極穿透電流, 溫度ICEO(常用公式)若IB =0, 則 IC ICE092.1.3 特性曲線 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是

5、管子內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線： 1）直觀地分析管子的工作狀態(tài) 2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計性能良好的電路 重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線10發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端 共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路 測量晶體管特性的實驗線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV+111. 輸入特性特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時發(fā)射結(jié)電壓： NPN型硅管 UBE 0.60.7VPNP型鍺管 UBE 0.2 0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO122. 輸出特

6、性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)：(1) 放大區(qū) 在放大區(qū)有 IC= IB ，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。 在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。13IB=020A40A60A80A100A36IC(mA )1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB 0 以下區(qū)域為截止區(qū)，有 IC 0 。 在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū) 當(dāng)UCE UBE時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。 在飽和區(qū)，IB IC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，

7、集電結(jié)也處于正偏。 深度飽和時， 硅管UCES 0.3V， 鍺管UCES 0.1V。14工作狀態(tài)（晶體管工作狀態(tài)的判定） 放大 截止 飽和1.根據(jù)PN結(jié) UBE 0 UBE 0 UBE 0偏置電壓 (正偏) (反偏) (正偏) UB C 0 UB C 0 UB C 0 (反偏) (反偏) (正偏)2.根據(jù) IB 0 IB IBS 0 IBS IB IC IE IC IB 0 IB IE IB IC 0 (1+) IB IBS =EC UCES / RC 硅管臨界飽和UCES =0.5V 深飽和UCES 0.10.3V15工作狀態(tài)（晶體管工作狀態(tài)的判定）3.測量管壓 UBE UCE 放大 0.7

8、V UCE S UCE EC 截止 0 EC 飽和 0.7V UCE S162.1.4 主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù)，直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成發(fā)射極電路時， 表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計電路、選用晶體管的依據(jù)。注意： 和 的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且ICE0 較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的 值在20 200之間。100左右為宜。17例：在UCE= 6 V時， 在 Q1 點IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 點IB=60 A, IC=2.3mA，求在以后的計算中，一般作近似處理： = 。IB=020A40A60A80

9、A100A36IC(mA )1234UCE(V)9120Q1Q2在 Q1 點，有由 Q1 和Q2點，得182.集-基極反向截止電流 ICBO ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。 溫度ICBOICBOA+ECICBO越小越好。(硅管的較小1微安以下）19ICEO = ICBO + ICBO =（1+ ） ICBOIC = ICE + ICBO = IB + ICEO AICEOIB=0+ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。3.集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEO204. 集電極最大允許電流 ICM5. 集-射極反向擊穿電

10、壓U(BR)CEO 集電極電流 IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為 ICM。 當(dāng)集射極之間的電壓UCE 超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR) CEO。6. 集電極最大允許耗散功耗PCM PCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大，溫升過高會燒壞三極管。 PC PCM =IC UCE 硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。21ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO22晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅

11、管優(yōu) 于鍺管。2、溫度每升高 1C，UBE將減 小(2-2.5)mV， 即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高 1C， 增加 0.5%1.0%。232.2 基本放大電路的組成2.2.1 共發(fā)射極基本放大電路組成 共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE242.2.2 基本放大電路各元件作用 晶體管T-放大元件, iC= iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū) ?；鶚O電源EB與基極電阻RB-使發(fā)射結(jié) 處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiB

12、iE25集電極電源EC -為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC-將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1 、C2 -隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負(fù)載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE262.2 基本放大電路的組成單電源供電時常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE272.2.3 共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui =

13、 0)時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO28ICUCEOIBUBEO結(jié)論： (1) 無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的 電壓和電流:IB、UBE和 IC、UCE 。 (IB、UBE) 和(IC、UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC29UBEIB無輸入信號(ui = 0)時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？有輸入信號(ui 0)時 uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuC

14、E = UCE+ uoIC2.2.3 共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO30結(jié)論：(2) 加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大 小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了 一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析31結(jié)論：(3) 若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。(4) 輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180， 即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO321. 實現(xiàn)放大的條件 (1)

15、 晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集 電結(jié)反偏。(2) 正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大 區(qū)。(3) 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電 流。(4) 輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的 集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。332. 直、流通路和交流通路 因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號時電流（直流電流）的通路， 用來計算靜態(tài)工作點。交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路， 用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、 輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。3

16、4例：畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計算靜態(tài)工作點Q ( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE35RBRCuiuORLRSes+對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量) XC 0，C 可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路 用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE362

17、. 放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點的目的： (1) 使放大電路的放大信號不失真； (2) 使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎(chǔ)。靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。372.2.3 共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui = 0)時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO38IB，

18、IC，UBE，UCE 直流分量ib，iC，ube，uce 交流分量iB，iC，uBE，uCE 總 量Ib，IC，Ube，Uce 交流分量有效值0iBtIBibIbm符號含義：RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL各種符號關(guān)系：39ICUCEOIBUBEO結(jié)論： (1) 無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的 電壓和電流:IB、UBE和 IC、UCE 。 (IB、UBE) 和(IC、UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC40UBEIB無輸入信號(ui = 0)時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？有輸入信號(u

19、i 0)時 uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC2.2.3 共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO41結(jié)論：(2) 加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大 小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了 一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析42結(jié)論：(3) 若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。(4) 輸出電壓與輸入電壓在相位上相差18

20、0， 即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO431. 實現(xiàn)放大的條件 (1) 晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集 電結(jié)反偏。(2) 正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大 區(qū)。(3) 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電 流。(4) 輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的 集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。442. 直、流通路和交流通路 因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號時電流（直流電流）的通路， 用來計算靜態(tài)工作點。交流通路：有信號時交

21、流分量（變化量）的通路， 用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、 輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。452.3 放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點的目的： (1) 使放大電路的放大信號不失真； (2) 使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎(chǔ)。靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。46直流通路直流通路用來計算靜態(tài)工作點Q ( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEI

22、CIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE2.3.1用估算法計算靜態(tài)工作點472.3.1用估算法計算靜態(tài)工作點+UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCC = UBE +I B RBI B = UCC - UBE / RB UCC / RB 若UCC UBE I C= I B + I CEO I B UCE = UCC - I C RC48例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。解：注意：電路中IB 和 IC 的數(shù)量級不同+UCCRBRCT+UBEUCEICIB49例2：用估算法計算圖示電路的靜

23、態(tài)工作點。 由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB502.3.2靜態(tài)圖解法UBE =UCC - RBIBIB = IBQ下頁輸入回路靜態(tài)圖解：翻頁iB = （uBE）UBE = UBEQ線性部分非線性部分線性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+UCCUCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCQB051UCE = UCC RCICIB = IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuCE0IC = f（UCE）IB =常量輸出回路靜態(tài)圖解翻頁IC = ICQUCE

24、 = UCEQ直流負(fù)載線返回UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRC52iCuCEIB =IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0輸入、輸出回路靜態(tài)圖解分析UBE = UBEQIB = IBQUCE = UCEQIC = ICQ翻頁UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回53 圖(a)中，沒有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大。圖(b)中，有靜態(tài)偏置,但ui被EB 短路，不能引起iB的變化，所以不能放大。翻頁UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如圖所示電路，能否放大交流信號？請說明理由。思考與練習(xí)+返回54圖(c)中，有靜態(tài)偏置,有變

25、化的iB和ic, 但因沒有RC ，不能把集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號。翻頁UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+返回552.3.4 放大電路的動態(tài)分析動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui 0）時的工作狀態(tài)。分析方法： 微變等效電路法，圖解法。所用電路： 放大電路的交流通路。動態(tài)分析: 計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象： 各極電壓和電流的交流分量。目的： 找出Au、 ri、 ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計 打基礎(chǔ)。561. 微變等效電路法 微變等效電路： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管

26、線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件： 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法： 利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。57 晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。 當(dāng)信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1) 晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。(1) 輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻 晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和 ib之間的關(guān)系。IBUBEO58若是

27、小信號微變量，可用電壓和電流的交流量來代替。即 UBE = ube IB =i b UCE = uce IC =ic 59(2) 輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ 輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù) 晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源 ic= ib等效代替，即由來確定ic和 ib之間的關(guān)系。一般在20200之間，在手冊中常用hfe表示。O60ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-3) 晶體管的微變等效電路rbeBEC 晶體管的B、E之

28、間可用rbe等效代替。 晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。61RBRCuiuORLRSes+對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量) XC 0，C 可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路 用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE622. 放大電路的微變等效電路 將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCu

29、iuORL+-RSeS+-ibicBCEii63 分析時假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2. 放大電路的微變等效電路 將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS641、電壓放大倍數(shù)（1）帶負(fù)載時的電壓放大倍數(shù)=（RC/RL）Ib rbe Ib= （RC/RL）rbe（2）不帶負(fù)載時的電壓放大倍數(shù)Au=UiUoAu=UiUo= RCrbe翻頁返回Ui_rbe IbIbIcRCRBUo_RL652、放大電路的輸入電阻ri

30、 =RB / rbe 對基本放大電放大電路放大電路的輸入電阻定義為：=IiriUi翻頁返回riUi_rbe IbIbIcRCRBUo_RLIi663、放大電路的輸出電阻 對負(fù)載而言,放大電路相當(dāng)于一個具有內(nèi)阻的信號源，信號源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。 RS放大電路IUS=0Uro=RCI可用外加電壓法 求roro翻頁roU+返回rbe IbIbIcRCRBUo_RLUS_IiRS67rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE 例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri68 5. 放大電路輸出電阻的計算放大電路對負(fù)載(或?qū)蠹壏糯箅娐?來說，是一個信號源，可以將它進(jìn)行戴維

31、寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義： 輸出電阻是動態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_69rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點： 1. 放大倍數(shù)高;2. 輸入電阻低;3. 輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1) 斷開負(fù)載RL3) 外加電壓4) 求外加2) 令 或70rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1) 斷開負(fù)載RL3) 外加電壓4) 求2) 令 或71動態(tài)分析圖解法QuCE

32、/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL= 由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。72ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1. 晶體管的微變等效電路rbeBEC 晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。 晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。732. 放大電路的微變等效電路 將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。交流通路RBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEi

33、irbeRBRCRLEBC+-+-+-RS743.電壓放大倍數(shù)的計算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài) IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。 式中的負(fù)號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS753.電壓放大倍數(shù)的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2： 由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時，計算電壓放大倍數(shù) Au 的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出 ui與ib的關(guān)系、 uo與ic 的關(guān)系。764.放大電路輸入電阻的計算 輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-放大電路信號源+-+-

34、ri較小 1）Ii大，信號源的功率大，增加其負(fù)擔(dān)。的后果 2）Ui減小， ri 上分壓小， Uo減小。 3） ri 為前級的負(fù)載 ri較小， A u 。77rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSriri78 5. 放大電路輸出電阻的計算+_RLro+_定義： 輸出電阻是動態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_79rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點： 1. 放大倍數(shù)高;2. 輸入電阻低;3

35、. 輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1) 斷開負(fù)載RL3) 外加電壓4) 求外加2) 令 或80rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1) 斷開負(fù)載RL3) 外加電壓4) 求2) 令 或81小結(jié)1.關(guān)于 A u 1)RC或 RL增大，A u也增大。2） rbe（1）IE 一定時，大，rbe大，但不是成線性比例 增加。（2）一定時， IE稍增加，rb rbe ，A u 。 （比 效果好， IE 受限制。823）uo與ui 反相4）考慮電源內(nèi)阻（R S ）A u = U / ES = UO / Ui U/ES = - 2.關(guān)于ri rO （ ri較大好， rO較小好）ri

36、較小 1）Ii大，信號源的功率大，增加其負(fù)擔(dān)。的后果 2）Ui減小， ri 上分壓小， Uo減小。 3） ri 為前級的負(fù)載 ri較小，A u 。 rO作為后級的輸入（相當(dāng)于電源內(nèi)阻）分壓大，帶載能力差。832.3.5動態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL= 由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。84 2.3.6 非線性失真 如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，動畫 晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q

37、2uo 適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ185 若Q設(shè)置過低，動畫 晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。 適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE 如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。862.4 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。 前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響

38、下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴(yán)重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。872.4.1 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響 在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時，UBE、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)UCC和 RB一定時， IC與 UBE、 以及 ICEO 有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時， IC將增加，使Q點沿負(fù)載線上移。88iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q 固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使 IC 增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。結(jié)論： 當(dāng)溫度升高時， IC將增加，使Q點沿負(fù)載線上移，容易使晶體

39、管 T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O892.4.2 分壓式偏置電路1. 穩(wěn)定Q點的原理 基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+90RB2RCICIBTRB1RE+UCCVBIE+_UEUBE+_ 直流通路91VB 集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+92從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但 I2 越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時，勢必使UCE減

40、小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時一般選?。篒2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。2.參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+93Q點穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定 RE：溫度補償電阻 對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好； 對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。94估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+

41、ICRSeS+95動態(tài)分析 對交流：旁路電容 CE 將RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+96RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+ 去掉CE后的微變等效電路短路對地短路如果去掉CE ，Au，ri，ro ?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE97rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE 開路短路法求9899無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri 提高ro不變100對

42、信號源電壓的放大倍數(shù)？信號源考慮信號源內(nèi)阻RS 時RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+101例1: 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求:(1) 靜態(tài)工作點 IB、IC 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) 輸入電阻ri、ro及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2102解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB1

43、03(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE104rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE 開路短路法求1051062.5 射極輸出器 因?qū)涣餍盘柖裕姌O是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS107求Q點：2.5.1 靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS1082.5.2 動態(tài)分析1. 電壓放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù)A

44、u1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE109rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 輸入電阻 射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。 ri 與負(fù)載有關(guān)1103. 輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE111共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1. 電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2. 輸入電阻高；3. 輸出電阻低；4. 輸出與輸入同相。112射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。 1. 因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻

45、，減輕信號源負(fù)擔(dān)。 2. 因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。113例1:. 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻RS= 100，試求:(1) 靜態(tài)工作點 IB、IE 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS114解:(1

46、)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBIC115(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路116rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE 開路短路法求1171182.5 射極輸出器 因?qū)涣餍盘柖?，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS119求Q點：2.5.1 靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+

47、uo+es+RS1202.5.2 動態(tài)分析1. 電壓放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE121rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 輸入電阻 射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。 ri 與負(fù)載有關(guān)1223. 輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE123共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1. 電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2. 輸入電阻高；3. 輸出電阻低；4. 輸出與輸入同相。124射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的

48、特點。 1. 因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負(fù)擔(dān)。 2. 因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。125例1:. 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻RS= 100，試求:(1) 靜態(tài)工作點 IB、IE 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) Au、ri

49、和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS126解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBIC127(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路1282.6 阻容耦合放大電路2.6.1 耦合方式耦合:在多級放大電路中,每兩個單級放 大電路之間的連接方式。耦合電路：實現(xiàn)耦合的電路對級間耦合電路的基本要求：1.對前后級Q點不影響。2.信號不失真。3.減少信號電壓在耦合 電路上的壓降。耦合方式：阻容耦合，變壓器耦合，直接耦合。1292.6.2 阻容耦合第一級第二級負(fù)載信號源兩級之間通過

50、耦合電容 C2 與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T21301. 靜態(tài)分析 由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點互相獨立，互不影響，可以各級單獨計算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T21312. 動態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1132例2: 如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1= 2 =50, T1和T2均為3DG8D。(1) 計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2) 求放大電路的輸入電阻和輸出電阻； (3) 求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k133解: (1) 兩級放大電路的靜